JP7477794B2 - 光電子融合スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークスイッチに属される高性能の光電子融合スイッチに関する。

従来、インターネットに用いられるネットワークスイッチには、電子回路をベースにしたパケットスイッチが多く用いられている。このパケットスイッチを司る電子回路の一例であるネットワークプロセッサの容量は、年々増大する傾向にある。このネットワークプロセッサの容量は、信号速度とポート数とを乗じた値で与えられる。しかし、ネットワークプロセッサの容量が増大すると、ネットワークプロセッサに入出力する信号が増大するので、入出力に用いる電気信号の通る配線（電気配線と呼ばれても良い）を増やすか、或いは、信号速度を上げる必要がある。

電気配線を伝搬する信号は、信号速度が増す程、伝搬可能な距離が短くなる一方で、電気配線の密度は物理的な上限以上に増すことが不可能である。このため、更にネットワークプロセッサの容量が増大するとボード内程度の距離でも、電気信号の伝搬が困難になってしまう。こうした事情により、伝搬可能な距離内で電気信号を光信号に変換し、電気信号と比較して長距離の伝送が可能な光配線を適用することが検討されている。尚、係る内容の関連技術は、非特許文献１及び非特許文献２に記載されている。

また、非特許文献１には、上記検討事項を具体化した技術も提案されている。具体的に云えば、基板上にネットワークプロセッサ等の電子回路と、光電変換機能を有する光送受信器と、を並設し、これら電子回路と光送受信器との間を電気伝導体のメタル配線等で接続する用途の光送受信器が記載されている。

図１は、従来のネットワークスイッチ１０の概略構成を上面方向から示した図である。このネットワークスイッチ１０は、非特許文献１に開示された技術を適用したもので、基板１の上面にネットワークプロセッサ２と光電変換機能を有する光送受信器３とを備え、これらのデバイスの間をメタル配線４で接続して構成される。ネットワークプロセッサ２は、パケットスイッチの中核機能を提供する電子回路で、一般的にＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：特別用途集積回路）化されることが多い。光送受信器３は、内部にモジュール化された光受信部（ＲＸ）３ａ、レーザ（ＬＡＳＥＲ）３ｂ、電気処理機能部３ｃ、及び光送信部（ＴＸ）３ｄを備える他、コネクタ３ｅ、光ファイバ３ｆ等を備えて構成される小型の部品である。この光送受信器３は、複数の光送受信器３を基板１の上面に並列して配置し、タイルのような高密度実装を可能とする。光送受信器３は、ネットワークプロセッサ２と接続され、ネットワークプロセッサ２と合わせてパケットスイッチを構成する。

光送受信器３について、光受信部３ａは、コヒーレント検波の場合、接続された光ファイバ３ｆから入力された光信号のうち、レーザ３ｂに近接する波長の光信号を選択的に増強し、光／電変換して電気信号にする役割を担う。電気処理機能部３ｃは、ネットワークプロセッサ２との間の信号授受時の電気信号のデジタル信号処理と、光送受信時の電気信号の増幅と、の役割を担う。光送信部３ｄは、電気処理機能部３ｃから入力された電気信号を用いてレーザ３ｂから入力された光を変調することで電／光変換し、接続された光ファイバ３ｆに出力する役割を担う。コネクタ３ｅは、ネットワークプロセッサ２との接続用に設けられている。

一般に、ネットワークプロセッサ２の提供するパケットスイッチ機能は、パケット毎に行先を指定できる高機能なものであるが、処理容量当たりの消費電力が大きい。これに対して光スイッチは、一般的に経路の切り替えに時間を要することから、経路を固定するか、或いは長時間継続するフロー単位での切り替えに用途が限定される。しかし、光スイッチは、スイッチングに要する消費電力がパケットスイッチと比較すると小さく、信号速度にも依存せずにほぼ一定値となる。

最近では、光ネットワークの省電力化を図るため、光スイッチとパケットスイッチとを連帯させ、パケットスイッチを通過するトラフィックで同じ入出力ポートの対を使用する信号流れ（フロー）が大量な場合に工夫を施している。即ち、こうした場合には、フローをパケットスイッチに入力させず、入出力ポートの対を光スイッチを介して直結する光カットスルーのアーキテクチャと呼ばれる技術が適用されている。

ところで、最近の光ネットワークに対する要望には、サービスと物理層とを繋ぐインターネットプロトコル（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）統合網への移行がある。また、光ネットワークにおいては、大規模、広帯域、及び高信頼性が得られ、しかも経済的に構築できることが重要である。また、インターネットプロトコルの帯域要求に対し、迅速に光の物理網を設定できるネットワーク制御技術も求められる。このネットワーク制御に関連する周知技術として、非特許文献３に記載されたＧＭＰＬＳ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｍｕｌｔｉ－ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｌａｂｅｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）の研究推進が挙げられる。

現状の光ネットワークでは、インターネットプロトコル対応のスイッチ／ルータが大容量になると、高コスト化、及び高消費電力化等を回避できない。そこで、光スイッチを導入して光カットスルーを適用すれば、ダイナミックな光パス設定を行ってスイッチ／ルータ処理を削減することができる。

一方、パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築する場合、通信元のノードは、直近のパケットスイッチに接続し、別のパケットスイッチを経由して通信相手先のノードに接続する構成が採用される。その理由は、通信元のノードから遠くの通信相手先のノードに最も近いパケットスイッチに通信元のノードを接続すると、伝送距離が長くなって光ファイバ等の配線が煩雑になる上、光信号の伝送容量の増加に伴い、伝送可能距離が短くなるためである。このように伝送可能距離が短くなると、通信元のノードを距離の遠いパケットスイッチに接続することが不可能になってしまう。ノードには、例えばクライアントサーバコンピュータ等が適用される。尚、ネットワークプロセッサ２によるパケットスイッチは、電気スイッチとみなすことができる。そして、電気スイッチと光スイッチとを組み合わせた場合にはハイブリッドスイッチと呼ばれる。係るハイブリッドスイッチを複数繋げたシステム構成に関連する周知技術の一例として、特許文献１に記載された光電気ハイブリッドが挙げられる。

また、パケットスイッチ同士を複数繋げた構成の光ネットワークシステムでは、通信元のノードを直近のパケットスイッチに接続しても、パケットスイッチ同士で光信号を送受するためのパケット処理をパケットスイッチで行う必要がある。このため、経由されるパケットスイッチの処理が増加して処理容量を圧迫するばかりでなく、処理の増加に伴って消費電力も増加してしまうという問題も生じる。

このようにパケットスイッチが処理する光ネットワークが拡大すると、パケットスイッチの処理容量を圧迫し、消費電力が増加してしまうという問題がある。

「Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ Ｆｏｒ Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ Ｏｐｔｉｃ Ｃｏｍｐｌｉａｎｔ Ｍｏｄｕｌｅｓ ｉｎ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」ＣＯＢＯ Ｒｅｌｅａｓｅ １．０ Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒ（ｈｔｔｐ：／／ｏｎｂｏａｒｄｏｐｔｉｃｓ．ｏｒｇ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１９／０５／ＣＯＢＯ-ＣｏｈＯＢＯ－ＡｐｐＮｏｔｅ－Ｍａｒｃｈ－２０１８．ｐｄｆ） 「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃоｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｏｐｔａｉｏｎｓ ｆｏｒ ４００ Ｇｂｐｓ ａｎｄ Ｈｉｇｈｅｒ Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ Ｏｐｔｉｃｓ」ＣＯＢＯ Ｃоｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒ，Ｒｅｖｉｓｉｏｎ １．０（ｈｔｔｐ：／／ｏｎｂｏａｒｄｏｐｔｉｃｓ．ｏｒｇ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１９／０３／ＣＯＢＯ－Ｏｐｔｉｃａｌ－Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ－Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒ－Ｍａｒｃｈ－２０１９．ｐｄｆ） 「ＧＭＰＬＳ－Ｂａｓｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｒоｕｅｒ（Ｈｉｋａｒｉ Ｒоｕｅｒ）Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ： Ａｎ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」Ｋｅｎ－ｉｃｈｉ Ｓａｔｏ，Ｎａｏａｋｉ Ｙａｍａｎａｋａ，Ｙｏｓｈｉｈｉｒｏ Ｔａｋｉｇａｗａ，Ｍａｓａｆｕｍｉ Ｋｏｇａ，Ｓａｔｏｒｕ Ｏｋａｍｏｔｏ，Ｋｏｈｅｉ Ｓｈｉｏｍｏｔｏ，Ｅｉｊｉ Ｏｋｉ，ａｎｄ Ｗａｔａｒｕ Ｉｍａｊｕｋｕ，ＮＴＴ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎ．Ｍａｇ．，ｖｏｌ．４０，ｐｐ．９６－１０１，Ｍａｒ．２００２．）

特許第５６８１３９４号

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。本発明に係る実施形態の目的は、パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築しても、パケットスイッチの処理が増加されずに低消費電力で動作し、通信元及び通信相手先のノード間で広域な光通信が可能な光電子融合スイッチを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、複数の入力ポートと複数の出力ポートとを有する光スイッチと、光電変換機能を有する複数の光送受信器と、を備えた光電子融合スイッチであって、光電変換機能を有する複数の光送受信器の一部は、入力された情報を有する光信号を受信し、当該情報と同一の情報を有する光信号を出力する再生中継機能を有しており、光スイッチの複数の入力ポートと複数の出力ポートとの少なくとも一方のいずれかには、再生中継機能を有する光送受信器へ入力する光信号、及び当該再生中継機能を有する当該光送受信器から出力される光信号の少なくとも一方が接続されたことを特徴とする。

上記構成では、光スイッチの複数の入力ポートと複数の出力ポートとの少なくとも一方のいずれかに、再生中継機能を有する光送受信器における入力用の光信号、及び出力用の光信号の少なくとも一方を接続している。これにより、通信元及び通信相手先のノード間で経路を繋いで光通信を実施できる。パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築しても、パケットスイッチの処理が増加されずに低消費電力で動作し、通信元及び通信相手先のノード間で広域な光通信が可能な光電子融合スイッチを提供できる。

従来のネットワークスイッチの概略構成を上面方向から示した図である。 本発明の実施形態１に係る光電子融合スイッチの概略構成を示した図である。図２（ａ）は、光電子融合スイッチの上面方向から示した平面図である。図２（ｂ）は、光電子融合スイッチを基板への実装状態にした一部についての図２（ａ）のＩＩｂ－ＩＩｂ矢視方向における側面断面図である。 図２の光電子融合スイッチに備えられる光スイッチにおける具体的な動作を説明するために上面方向から示した拡大図である。 本発明の実施形態２に係る光電子融合スイッチに備えられる光スイッチにおける細部構成を上面方向から示した拡大図である。

以下、本発明の幾つかの実施形態に係る光電子融合スイッチについて、図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図２は、本発明の実施形態１に係る光電子融合スイッチ１００Ａの概略構成を示した図である。図２（ａ）は、光電子融合スイッチ１００Ａの上面方向から示した平面図である。図２（ｂ）は、光電子融合スイッチ１００Ａを基板１１への実装状態にした一部についての図２（ａ）のＩＩｂ－ＩＩｂ矢視方向における側面断面図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照すれば、光電子融合スイッチ１００Ａは、光スイッチ１０１と、光電変換機能を有する複数の光送受信器３０と、電子回路のネットワークプロセッサ２０と、を備える。このうち、光スイッチ１０１は、複数の入力ポート５０_ＩＮと複数の出力ポート５０_ＯＵＴとを有する。この光スイッチ１０１は、Ｎ、Ｍ、及びｘを自然数とし、ｘ＜Ｍ、Ｎとした場合、（Ｎ＋ｘ）×（Ｍ＋ｘ）タイプ、即ち、Ｎ＋ｘ入力及びＭ＋ｘ出力の仕様となっている。Ｎ×Ｍタイプは、以下も同様であるように、Ｎ入力及びＭ出力を行うことを示す。光スイッチ１０１については、複数の入力ポート５０_ＩＮと複数の出力ポート５０_ＯＵＴとにおける一部分が再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘに接続される。

ネットワークプロセッサ２０は、パケットスイッチ機能を司る電子回路であって、多数の高速信号を入出力できる。各光送受信器３０は、光電変換機能を有し、ネットワークプロセッサ２０の付近に設けられ、ネットワークプロセッサ２０と接続される。これにより、各光送受信器３０は、ネットワークプロセッサ２０と合わせてパケットスイッチを構成する。これらの光送受信器３０についても、図１を参照して説明した光送受信器３の場合と同様な構成を有するが、図２中では簡略して外形のみを示している。光スイッチ１０１については、導波路型光スイッチであることが好ましい。再生中継機能を有する各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘは、入力された情報を有する光信号を受信し、係る情報と同一の情報を有する光信号を出力する。これらの各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘは、ネットワークプロセッサ２０には接続されず、ネットワークプロセッサ２０との光信号の送受信が行われない構成となっている。

この光電子融合スイッチ１００Ａでは、各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘへ入力する光信号、及び各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘから出力される光信号の少なくとも一方が光スイッチ１０１に接続される。係る構成により、光電子融合スイッチ１００Ａでは、入力された光信号がネットワークプロセッサ２０を介在させずに光スイッチ１０１によって接続先が選択され、出力されるように経路選択を行う機能が持たされている。この機能は、光カットスルーと呼ばれる。一般に、光信号について、光信号の強度が減衰することは、信号品質の劣化となる。このため、光スイッチ１０１の場合も、それを通過する際の損失は低い程、望ましい。光スイッチ１０１を構成する導波路型光スイッチとしては、例えば非特許文献４に開示されているようなシリカ系導波路を用いた導波路デバイスを適用すれば、非常に低い損失を示すために有効である。そこで、実施形態１における光スイッチ１０１を構成する場合にも、係る導波路デバイスを適用することが好ましいと言える。

尚、非特許文献４は、「Ｔａｋａｓｈｉ Ｇｏｈ，Ｍｉｔｓｕｈｏ Ｙａｓｕ，Ｋｕｎｉｎｏｒｉ Ｈａｔｔｏｒｉ，Ｍｅｍｂｅｒ，ＩＥＥＥ，Ａｋｉｒａ Ｈｉｍｅｎｏ，Ｍｅｍｂｅｒ，ＯＳＡ，Ｍａｓａｙｕｋｉ Ｏｋｕｎｏ，Ｍｅｍｂｅｒ，ＩＥＥＥ，ａｎｄ Ｙａｓｕｊｉ Ｏｈｍｏｒｉ，Ｍｅｍｂｅｒ，ＩＥＥＥ“Ｌｏｗ Ｌｏｓｓ ａｎｄ Ｈｉｇｈ Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ Ｓｔｒｉｃｔｌｙ Ｎｏｎｂｌｏｃｋｉｎｇ １６×１６ Ｔｈｅｒｍｏｏｐｔｉｃ Ｍａｔｒｉｘ Ｓｗｉｔｃｈ ｏｎ ６－ｉｎ Ｗａｆｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｌｉｃａ－Ｂａｓｅｄ Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，”ＩＥＥＥ Ｊ.Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１９，ｎｏ．３，ｐｐ．３７１－３７９，２００１」である。

実施形態１の光電子融合スイッチ１００Ａの場合、上述したように光スイッチ１０１に接続される光信号は、ネットワークプロセッサ２０には接続されず、光スイッチ１０１に直接的に接続される構成となっている。この光電子融合スイッチ１００Ａにおいて、ネットワークプロセッサ２０と各光送受信器３０との間を接続する経路には、図２（ｂ）に示されるように、電気信号の通る配線のメタル配線４０が使用されている。

尚、図２（ａ）中では、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮ、出力ポート５０_ＯＵＴの部分のみを示し、大部分を省略している。光スイッチ１０１のアーキテクチャやトポロジはどのようなものを使用しても構わないが、上述した通り、損失が小さいことが望ましい。そこで、光スイッチ１０１として、非特許文献４に記載されたシリカ系導波路を用いたＰＩＬＯＳＳ構成を適用すれば、損失も小さく、スイッチ状態毎の損失ばらつきも抑制されるため、優れた適性を有する。

光スイッチ１０１における入力ポート５０_ＩＮのｘ個と出力ポート５０_ＯＵＴのｘ個とは、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを介して接続されている。再生中継機能を有する各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘでは、入力される光信号を光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換した光信号を出力する。これらの光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘは、ネットワークプロセッサ２０との光信号の送受信が行われないため、光電変換機能を有する各光送受信器３０よりもネットワークプロセッサ２０から離れて設けられていても構わない。但し、各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘとネットワークプロセッサ２０との距離は近くても良い。

各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘは、光スイッチ１０１において、出力される光信号を入力して光／電変換して電気信号とし、折り返して電気信号を電／光変換とした光信号を入力させる。尚、ここでの光スイッチ１０１の接続先の一部は、比較的距離が遠い場合を想定しており、そうした場合に各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘによる再生中継機能が光信号の伝送性能を保持する上で有効に働くようになる。

図３は、光電子融合スイッチ１００Ａに備えられる光スイッチ１０１における具体的な動作を説明するために上面方向から示した拡大図である。

図３を参照すれば、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮに入力された光信号のうち、遠い距離にある接続先に接続される光信号は、光スイッチ１０１のポート選択により光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘに接続する。そして、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘにより光／電／光の変換による再生中継を行い、もう一度同じ光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮに接続する。その後、所望の出力ポート５０_ＯＵＴへの接続を光スイッチ１０１で選択することができる。

このように再生中継を行った後に光スイッチ１０１から光信号を出力させれば、距離の遠い接続先にも大容量信号を伝送可能になる。ここで、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮ及び出力ポート５０_ＯＵＴのうち、それぞれｘポートずつが光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘに接続される。そして、他の接続先に接続されているのは、（Ｎ＋ｘ）ポートの入力ポート５０_ＩＮと（Ｍ＋ｘ）の出力ポート５０_ＯＵＴとにおけるそれぞれＮポートとＭポートとである。このため、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘに接続されるポート数ｘを大きくすると、より多くの信号光を再生中継することが可能になるが、光スイッチ１０１のスイッチ規模も同時に大きくなってしまう。従って、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘに接続されるポート数ｘは、最大でも入力される光信号の数Ｎと同一となるが、より少ないほうが望ましい。例えば、ポート数ｘは、入力される光信号の数Ｎの半数以下にすることが望ましい。

実施形態１の光電子融合スイッチ１００Ａでは、光スイッチ１０１の出力ポート５０_ＯＵＴの一部が再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを介在して光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮの一部に接続される。光スイッチ１０１に接続された再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘの数は、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮの数以下となっている。

加えて、付随事項として、光スイッチ１０１と光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘとの接続は、光ファイバでの接続又は光導波路での接続の二通りが考えられる。光ファイバでの接続では、光ファイバの余長管理や光ファイバのハンドリング等が煩雑になる。このため、光スイッチ１０１が光導波路で構成される場合、光スイッチ１０１と光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘとを接続する入力ポート５０_ＩＮ、及び出力ポート５０_ＯＵＴとそれらの間の経路とには、光導波路を用いるのが好ましい。また、光導波路は一般的に平面内に構成されるため、光スイッチ１０１と光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘとは、同一平面上に配置されることが好ましい。このとき、光導波路同士の接続では、光導波路を伝搬する伝搬モードのミスマッチにより接続損失が発生する。伝搬モードは、光導波路のコア及びクラッドの屈折率とコアの形状とにより決定されるため、同一の材料を用いた光導波路の方が同一の伝搬モードに近い形状を形成し易く、結果的に接続損失を抑制し易くなる。このため、光スイッチ１０１と光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘとの接続経路は、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを形成する光導波路の材料か、或いは、光スイッチ１０１を形成する光導波路の材料と同一材料で形成されることが好ましい。

尚、実施形態１で説明した光電子融合スイッチ１００Ａの場合、パケットスイッチを構成するネットワークプロセッサ２０と各光送受信器３０とは必ずしも必要ではない。即ち、光スイッチ１０１及び光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘのみで光信号の再生中継による離れた接続先への光信号の通信において、スイッチング機能を実現できる。しかしながら、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘの実装には通常コスト増大が発生する。こうした問題に対し、周囲に同一か、或いは、類似する機能構成の光送受信器３０が実装されていれば、実装時の光デバイスの個数を増やすだけで、新規の工程が必要ない。このため、コストの増加を最小限に抑えることが可能である。このような理由により、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘは、パケットスイッチを構成する光送受信器３０及びネットワークプロセッサ２０と同一平面上に実装されていることが好ましい。即ち、この構成は、パケットスイッチのネットワークプロセッサ２０及びこれに接続される各光送受信器３０と、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘ及び光スイッチ１０１と、が同一平面上に備えられることを示す。

以上に説明した実施形態１の光電子融合スイッチ１００Ａでは、再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘにおける入力用の光信号、及び出力用の光信号の少なくとも一方を光スイッチ１０１に接続している。換言すれば、光スイッチ１０１の複数の入力ポート５０_ＩＮと複数の出力ポート５０_ＯＵＴとの少なくとも一方のいずれかに、再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘにおける入力用の光信号、及び出力用の光信号の少なくとも一方を接続している。これにより、通信元及び通信相手先のノード間で経路を繋いで光通信を実施できる。

経路の選択には、入力された光信号又はパケットスイッチに繋げられる別のパケットスイッチから入力された光信号について、ネットワークプロセッサ２０を介在させずに再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを経由して更に別のパケットスイッチへ出力する経路がある。この経路は、ネットワークプロセッサ２０によるパケットスイッチ機能を介在させないため、カットスルーが実行されることになる。また、経路の選択には、入力された光信号又は別のパケットスイッチから入力された光信号について、ネットワークプロセッサ２０を介在させて光電変換機能を有する各光送受信器３０により光電変換して得られる光信号を再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを経由して更に別のパケットスイッチへ出力する経路がある。こうした構成及び機能により、ノード間のパケットスイッチにおける光カットスルーの実行を適宜設定すれば、パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築しても、パケットスイッチの処理が増加されずに低消費電力で動作し、通信元及び通信相手先のノード間で広域な光通信が可能となる。

（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る光電子融合スイッチ１００Ｂに備えられる光スイッチ１０１における細部構成を上面方向から示した拡大図である。

図４を参照すれば、この光電子融合スイッチ１００Ｂは、光スイッチ１０１と、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮの一部分の離れた距離にある接続先に介在接続された再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘと、を備える。光スイッチ１０１は、実施形態１の場合と同様に、Ｎ×Ｍタイプである。即ち、実施形態２の光電子融合スイッチ１００Ｂでは、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮにおける離れた距離にある接続先と接続しているポートについて、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘによる再生中継を行う。

光ネットワークを構成する際、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮ及び出力ポート５０_ＯＵＴの接続先が既に判明している場合、係る構成で光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘによる再生中継を行えば良い。これにより、光スイッチ１０１のスイッチ規模を小さくできる。

具体的に言えば、光信号の再生中継に用いる光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘの数がｘであり、光スイッチ１０１の入力側の接続先の数がＭ、出力側の接続先の数がＮと仮定する。こうした場合、実施形態１の構成では、任意の光信号を再生中継できる代わりに、光スイッチ１０１のスイッチ規模として、入力ポート数×出力ポート数＝（Ｍ＋ｘ）×（Ｎ＋ｘ）が必要になる。

これに対して、実施形態２の構成では、光スイッチ１０１のスイッチ規模として、入力ポート数×出力ポート数＝Ｍ×Ｎで済む。その代わり、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮの特定のポートで入力される光信号のみが再生中継可能となる。図４では、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮの特定のポートに光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを接続させた構成を示している。しかし、光スイッチ１０１の出力ポート５０_ＯＵＴの接続先が距離的に離れている場合には、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを出力ポート５０_ＯＵＴの特定のポートに接続させても構わない。そして、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮ及び出力ポート５０_ＯＵＴの接続先が距離的に離れている場合には、光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮ及び出力ポート５０_ＯＵＴの両方の特定のポートに接続しても構わない。

実施形態２においても、実施形態１と同様に、ネットワークプロセッサ２０やそのネットワークプロセッサ２０に接続された光送受信器３０と同一平面上に光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを実装することが好ましい。これにより、実装コストの増加を抑制することが可能である。即ち、この構成は、パケットスイッチのネットワークプロセッサ２０及びこれに接続される各光送受信器３０と、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘ及び光スイッチ１０１と、が同一平面上に備えられることを示す。

尚、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを光スイッチ１０１の入力ポート５０_ＩＮ及び出力ポート５０_ＯＵＴの全てに設置し、再生中継を行っても構わない。但し、コストの観点から距離の離れた相手に接続されるポートにのみに光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを設置することが好ましい。光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘの設置数は、例えば、入力ポート５０_ＩＮ又は出力ポート５０_ＯＵＴの半数以下であることが好ましい。その他、付随事項は、実施形態１で説明した場合と同様であるとする。

以上に説明した実施形態２の光電子融合スイッチ１００Ｂについても、再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘにおける入力用の光信号、及び出力用の光信号の少なくとも一方を光スイッチ１０１に接続している。換言すれば、光スイッチ１０１の複数の入力ポート５０_ＩＮと複数の出力ポート５０_ＯＵＴとの少なくとも一方のいずれかに、再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘにおける入力用の光信号、及び出力用の光信号の少なくとも一方を接続している。これにより、通信元及び通信相手先のノード間で経路を繋いで光通信を実施できる。

経路の選択についても、実施形態１で説明した場合と同様に行われる。こうした構成及び機能により、ノード間のパケットスイッチにおける光カットスルーの実行を適宜設定すれば、パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築しても、パケットスイッチの処理が増加されずに低消費電力で動作し、通信元及び通信相手先のノード間で広域な光通信が可能となる。

Claims (7)

1. 複数の入力ポートと複数の出力ポートとを有する光スイッチと、
   光電変換機能および再生中継機能を有する１つ以上の光送受信器と、
   を備えた光電子融合スイッチであって、
   前記光スイッチの前記複数の出力ポートの内の一部のポートから前記光送受信器へ再生中継前の光信号が入力され、前記複数の入力ポートの内の一部のポートへ再生中継後の光信号が入力される
   ことを特徴とする光電子融合スイッチ。
2. パケットスイッチ機能を有する電子回路と、
   前記電子回路に接続された、光電変換機能のみを有する複数の光送受信器とをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の光電子融合スイッチ。
3. 前記電子回路と、光電変換機能のみを有する前記複数の光送受信器と、前記１つ以上の光送受信器及び前記光スイッチとが、基板の上で同一平面上に備えられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の光電子融合スイッチ。
4. 前記光スイッチに接続された前記１つ以上の光送受信器の数は、前記光スイッチの前記複数の入力ポートの数以下である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光電子融合スイッチ。
5. 前記光スイッチは、光導波路により構成された
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光電子融合スイッチ。
6. 前記光スイッチと前記１つ以上の光送受信器とを接続する経路の少なくとも一部が前記光導波路により構成された
   ことを特徴とする請求項５に記載の光電子融合スイッチ。
7. 前記１つ以上の光送受信器は、経路切り替え機能を含まないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光電子融合スイッチ。

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